細胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運

關(guān)于細胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運細胞膜的功能第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天運輸形式穿膜運輸

——小分子和離子膜泡運輸

——大分子和顆粒物質(zhì)第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天穿膜運輸

被動運輸(passivetransport)

主動運輸(activetransport)第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

概念：物質(zhì)順濃度梯度且不消耗能量的運輸

類型：簡單擴散易化擴散離子通道擴散

被動運輸(passivetransport)

第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

概念：物質(zhì)逆濃度梯度且需要消耗能量的運輸

類型：離子泵伴隨運輸主動運輸(activetransport)

第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天簡單擴散————易化擴散離子通道擴散

離子泵伴隨運輸工具工具×膜轉(zhuǎn)運蛋白第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運物質(zhì)的特定的膜蛋白

通道蛋白——被動運輸膜轉(zhuǎn)運蛋白

載體蛋白被動運輸主動運輸?shù)?頁,共55頁，2024年2月25日，星期天載體蛋白又稱做載體、通透酶和轉(zhuǎn)運器與特定的溶質(zhì)結(jié)合，改變蛋白本身構(gòu)象，使溶質(zhì)穿越細胞膜的膜轉(zhuǎn)運蛋白。載體蛋白第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天載體蛋白第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天跨膜蛋白，通過疏水的氨基酸鏈形成親水性通道，貫穿脂雙層，當(dāng)孔開放時特定的溶質(zhì)可以經(jīng)過通道穿透細胞膜。通道蛋白第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

跨膜蛋白跨膜蛋白改變構(gòu)象形成通道

作用機理

性質(zhì)

作用方式主動運輸被動運輸

作用條件細胞能量

載體蛋白

通道蛋白

非細胞能量

非細胞能量被動運輸?shù)?2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天簡單擴散(simplediffusion)特點：①沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴散；②不需要提供能量；③沒有膜蛋白的協(xié)助。

被動運輸

第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天適合簡單擴散的物質(zhì):脂溶性(疏水)小分子:苯、氧氣、氮氣不帶電極性小分子:水、尿素不適合簡單擴散的物質(zhì):分子量大，水溶性帶電荷的分子第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天非脂溶性（親水性）物質(zhì)在膜轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助下順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）的跨膜運輸。被動運輸

易化擴散（facilitatieddiffusion）

第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天親水物質(zhì)：糖，氨基酸，核苷酸等專一的載體蛋白利用濃度差，無需消耗代謝能轉(zhuǎn)運速率高易化擴散（facilitatieddiffusion）

特點：被動運輸

第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天紅細胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白，溶質(zhì)：葡萄糖易化擴散（facilitatieddiffusion）被動運輸

第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天有些通道蛋白長期開放，有些通道蛋白僅在特定刺激下才打開，又稱為門通道（gatedchannel）。作用特點：轉(zhuǎn)運速度迅速；具有高度的選擇性；不需要代謝能，順電化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運；離子通道擴散被動運輸

跨膜的通道蛋白介導(dǎo)的擴散第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天電壓門控通道配體門控通道機械門控通道離子通道擴散被動運輸

第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天離子通道擴散被動運輸

第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天配體門通道(ligandgatedchannel)離子通道擴散被動運輸

第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天乙酰膽堿受體

離子通道擴散被動運輸

第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天含羞草展開與收縮受電位-門控通道的控制聽覺毛狀細胞的機械敏感門通道作用原理第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天又如：神經(jīng)---肌肉興奮，不到１秒鐘的時間內(nèi)完成，這一過程包括四次通道順次開放：A、刺激－神經(jīng)沖動－神經(jīng)末梢，膜去極化，電壓閘門通道鈣離子通道開放，鈣離子進入神經(jīng)末梢，刺激乙酰膽堿（ACH）分泌到突觸間隙中；B、ACH與突觸后肌細胞膜上的受體結(jié)合，配體閘門鈉離子通道開放，鈉離子進入肌細胞，肌細胞膜去極化；C、肌細胞膜上電壓閘門鈉離子通道開放，更多的鈉離子進入肌細胞，肌細胞膜進一步去極化，產(chǎn)生動作電位，擴散到肌細胞膜；D、肌漿網(wǎng)上的鈣離子通道開放，鈣離子進入細胞質(zhì)，引起肌肉收縮。第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天離子泵

能夠水解ATP，并利用ATP水解釋放出的能量驅(qū)動物質(zhì)進行逆濃度梯度跨膜運輸?shù)妮d體蛋白稱為泵。其轉(zhuǎn)運對象多為離子，所以稱作離子泵。

主動運輸如：Na+-K+ATP酶/鈉泵Ca2+-ATP酶/鈣泵第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天Na+-K+ATP酶/鈉泵主動運輸離子泵:

具有載體和酶的雙重作用。由兩個大亞基、兩個小亞基組成的四聚體。膜外膜內(nèi)維持胞外的高鈉離子和胞內(nèi)的高鉀離子第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天膜外膜內(nèi)第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天主動運輸?shù)倪^程以Na+-K+-ATP酶為例介紹：它分別由大小兩個亞基組成，小亞基是個糖蛋白，大亞基是跨膜蛋白，在其胞質(zhì)面有一個ATP結(jié)合位點和三個高親和結(jié)合位點，在膜的外表面有二個K+高結(jié)合位點和一個硅巴因的結(jié)合位點。離子泵的作用過程是通過ATP驅(qū)動的泵的構(gòu)型變化來完成。首先，由Na+結(jié)合到原胞質(zhì)面的Na+結(jié)合位點，這一結(jié)合刺激了ATP的水解，使泵磷酸化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)型改變，并暴露Na+結(jié)合位點面向胞外，使Na+釋放至胞外；與此同時，也將K+結(jié)合位點朝向細胞表面，結(jié)合胞外K+后刺激泵去磷酸化，并導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)型再次變化，將K+結(jié)合位點朝向胞質(zhì)面，隨即釋放K+至胞質(zhì)溶膠內(nèi)，最后蛋白構(gòu)形又恢復(fù)原狀。第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天Na+-K+泵的意義（作用）：①維持細胞的滲透壓，保持細胞的體積；②為葡萄糖協(xié)同運輸泵提供了驅(qū)動力；③維持細胞的靜息電位。主動運輸Na+-K+ATP酶/鈉泵離子泵:

第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天鈣泵（Ca2+-ATP酶）主動運輸離子泵:

維持細胞質(zhì)中低水平的Ca2+濃度第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天是一類靠間接提供能量完成的主動運輸方式。物質(zhì)跨膜運動所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的

電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。

伴隨運輸（cotransport）主動運輸?shù)?1頁,共55頁，2024年2月25日，星期天主動運輸伴隨運輸（cotransport）：第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天可分為：同向協(xié)同（symport）與反向協(xié)同（antiport）伴隨運輸（cotransport）主動運輸?shù)?3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天同向協(xié)同（symport）主動運輸伴隨運輸（cotransport）：第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天反向協(xié)同（antiport）如動物細胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運H+，以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的pH值。主動運輸伴隨運輸（cotransport）：第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天伴隨運輸（cotransport）主動運輸單運輸協(xié)同運輸?shù)?6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天所需的能量來源：①水解ATP獲得能量；②協(xié)同運輸中的離子梯度動力；主動運輸?shù)?7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天主動運輸被動運輸比較被動運輸主動運輸?shù)?8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天膜泡運輸

真核細胞通過胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸。在轉(zhuǎn)運過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細胞外物質(zhì)的囊泡，因此又稱膜泡運輸。

第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天胞吞作用吞噬作用胞飲作用受體介導(dǎo)的胞吞作用第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)，如細菌、細胞碎片等。吞噬泡吞噬作用第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細胞吞入的物質(zhì)為液體或極小的顆粒物質(zhì)。胞飲泡胞飲作用第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天大分子與細胞表面的受體結(jié)合，通過有被小窩進入細胞，此過程稱為受體介導(dǎo)的胞吞作用。受體介導(dǎo)的胞吞作用第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天膜泡運輸?shù)?4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天網(wǎng)格蛋白膜泡運輸籠形蛋白衣被模型籠形蛋白電鏡照片第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天籠形衣被小泡的形成膜泡運輸?shù)?6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天LDL膜泡運輸?shù)兔芏戎鞍椎?7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天膜泡運輸LDL的受體介導(dǎo)內(nèi)吞第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天某些大分子物質(zhì)通過形成小囊泡從細胞內(nèi)部移至細胞表面，小囊泡的膜與質(zhì)膜融合，將物質(zhì)排出細胞之外。胞吐作用第49頁,共55頁，2024年2月25日，星期天組成型外排途徑：所有真核細胞都有分泌蛋白從高爾基體分泌囊泡向質(zhì)膜運輸?shù)倪^程。調(diào)節(jié)型外排途徑：分泌細胞產(chǎn)生的分泌物儲存在特定的分泌泡內(nèi)，當(dāng)細胞在受到胞外信號刺激時，分泌泡與質(zhì)膜融合并將內(nèi)含物釋放出去。胞吐作用第50頁,共55頁，2024年2月25日，星期天胞吐作用第51頁,共55頁，2024年2月25日，星期天在具有極性的上皮細胞，轉(zhuǎn)運的物質(zhì)通過胞吞作用從上皮細胞的一側(cè)被攝人細胞，再通過胞吐作用從細胞的另一側(cè)輸出。穿胞運輸?shù)?2頁,共55頁，2024年2